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原文传递三体船连接桥疲劳特性研究

论文题名：	三体船连接桥疲劳特性研究
关键词：	三体船连接桥;疲劳特性;有限元模型;疲劳寿命
摘要：	三体船强度较弱、受力和变形较大的构件是连接桥结构。尤其在横浪工况下，周而复始的横向波浪动载荷在船体外板的形状突变处以及横舱壁连接处频繁地产生交变应力，而且这些位置的应力集中问题较为突出，无疑构成了这些部位结构损伤的隐患。本文研究的主要内容是以疲劳评估的基本原理和基本方法为基础，运用有限元法以定性分析的方式重点研究了三体船连接桥结构的疲劳特性，并探讨了连接桥典型节点的结构形式，主要研究如下： (1) 阐述了船舶结构疲劳分析的理论基础和基本方法，重点讨论了基于S-N曲线法的有限元全寿命分析方法的原理、分析步骤和相应的特点。 (2) 建立了三体船有限元模型，对其进行在横浪工况下的瞬态动力学分析，从而得出整体模型中的节点动力响应结果，在此基础上提取出连接桥结构，用壳单元重新建立并细化适用于疲劳分析的有限元模型，再依据整船的节点动力响应结果，运用完全法对连接桥结构进行瞬态动力学分析，得出连接桥有限元模型中节点随时间变化的应力曲线。 (3) 根据连接桥有限元模型的瞬态动力学分析结果，选取连接桥结构的三种典型节点，在MSC.Fatigue软件中分别对三种典型节点进行疲劳寿命分析，并以疲劳寿命为目标提出三种典型节点的优化形式： 1) 针对连接桥肘板，采用曲边肘板，通过改变肘板腹板的圆弧半径，选取13种弧度比较不同弧度对肘板疲劳寿命的影响，并得出当圆弧半径与肘板边长相等时肘板疲劳性能较优的结论。 2) 针对连接桥所用型材，由于角钢剖面的不对称，因而导致其抗疲劳能力差，而T型材没有因为剖面不对称度引起的面板扭曲变形，具有较强的抗疲劳能力。在此基础上用Fortran编写程序，搜寻与角钢相等截面积的剖面模数最大的T型材，在没有增加结构重量的前提下，提高连接桥所用型材的疲劳寿命。 3) 针对连接桥湿甲板与主船体舷侧外板的过渡区域，采用圆弧过渡和添加过渡肘板的两种方案对比各自对该区域疲劳寿命的影响，得出采用过渡肘板是较佳的结构疲劳特性优化方式。 (4) 通过ANSYS和MSC.Fatigue两种有限元软件之间的相互配合，验证了依靠这两种软件进行结构静力分析-瞬态动力学分析-疲劳寿命分析这一技术路线的可行性。
作者：	黄志远
专业：	船舶与海洋结构物设计制造
导师：	严仁军
授予学位：	硕士
授予学位单位：	武汉理工大学
学位年度：	2008
正文语种：	中文